白對蝦產量全球第一優質苗種繁育卻迫在眉睫
“全球南美白對蝦總產量在400萬噸左右，占蝦類養殖產量的80%以上，我國養殖產量占全球1/4多。”中科院海洋所研究員李富花告訴筆者，南美白對蝦因其適應性強、經濟價值高，從上世紀90年代左右開始在我國大規模、大面積推廣養殖，是目前市場上消費者購買最多的蝦類水產品之一。但就是這樣一種和百姓餐桌息息相關的水產品，由于其苗種主要依靠從國外引進，產業發展十分受限。據了解，從國外引進親蝦，苗種質量不穩定，價格還十分高昂。
“進口一對種蝦需要100美元左右，每年在進口種蝦上，我國要花費近3000萬美元，而且進口種蝦難以保證品質，同時還容易受到國外的限制，在國內培育優質對蝦種苗迫在眉睫。”李富花說。筆者在網上查閱相關資料發現，近年我國南美白對蝦產量數據波動較大，相關專家分析，是因病害增多，其中苗種質量良莠不齊是關鍵問題已成為限制我國南美白對蝦養殖的命門。
“要實現親蝦‘中國制造’必須破譯對蝦的基因組，這是實現全基因組育種的前提和基礎。”中科院海洋所研究員張曉軍向筆者解釋了全基因組育種的必要性：傳統的育種方法問題十分明顯，南美白對蝦生長周期短，容易近親繁殖，種質退化現象十分嚴重，養殖風險始終居高不下。相比之下，全基因組育種可以篩選對蝦個體優勢，培育最適合養殖的對蝦品種。“比如這個抗病性好，那個成長速度快，把這些優質基因篩選出來，實現‘定制’最適合養殖、經濟產量最高的對蝦品種。當然，前提是掌握對蝦基因組參考圖譜。”
獲得國際首個對蝦圖譜親蝦“中國造”提上日程
筆者采訪前一天，赴京參加完科技部2018“藍色糧倉”專項項目推進會的李富花剛剛返回山東青島。她告訴筆者，此次由海洋所牽頭的“重要養殖蝦蟹類良種創制與健康苗種繁育”項目用到了他們的研究成果，親蝦“中國造”提上日程。
“2009年左右，我們開啟對凡納濱對蝦的基因組測序研究，歷時十年才有了如今的成果，研發過程殊為不易。”說起研發，張曉軍坦言其中過程的艱辛，可謂“十年磨一劍”。“對蝦基因組是世界上公認的高復雜基因組，1996年，國際上開始啟動5種水產動物的基因組測序工作，大馬哈魚、羅非魚、鯰魚、牡蠣這四種陸續成功實現測序，但對蝦的測序遲遲未能解決。”
張曉軍說，人類基因組大概有30億對堿基，而對蝦的基因組堿基數量只有人的2/3，以目前的技術水平，幾天時間就能實現測試一個人的基因組。
為什么實現對蝦的基因組測序更難?
“對蝦的基因組組成十分復雜，簡單重復的串聯序列占到對蝦基因組的23.93%以上，是目前已測基因組物種中含量最高的，因此獲取大片段的基因組十分困難，也難以拼成整個對蝦的基因組參考圖譜。”張曉軍形象地將這個過程比做拼圖，當你拿到幾塊形狀大小不一的“拼圖碎片”，往哪里拼接才算正確就成了難題。
“我們嘗試了一代到三代的各種測序平臺以及各種組裝軟件，屢敗屢戰。2014年，團隊引進第三代測序儀器后，研究瓶頸得到突破，最終完成了凡納濱對蝦的全基因組測序和組裝。”張曉軍告訴筆者，這也是國際上首個且高質量的對蝦基因組參考圖譜。“很多國家都在研究對蝦的基因組測序，近年成果寥寥無幾，這次成果的發表受到了業內極大關注。”
對蝦一生大解密養殖將更有針對性
研究組通過研究發現，對蝦物種的大量特異性基因和大量串聯重復基因存在和對蝦科的特異性進化有著密切的聯系。
對蝦生活在海底，是怎么接收光線的?為什么對蝦每次都“活蹦亂跳”?對蝦為什么一生要經歷約50次蛻皮?這些問題都能通過基因組圖譜來解密。李富花舉例，通過研究發現，對蝦擁有非常發達的視覺系統和神經系統，對蝦有一對連接眼柄能自由活動的復眼，每只復眼包含約5.5萬個~8萬個小眼，具有非常廣的視角，能夠識別出許多人類看不見的顏色及不同波長的光線。
“我們發現，對蝦感受長波長的基因達到了42個，是人類的好幾倍，這可能是對蝦適應底棲生活產生的基因改變。”李富花說，非常有意思的現象還有對蝦的神經傳導速度非常快，達到每秒200米，即使神經系統發達的章魚速度也不及其1/10，這和大量與神經信號傳導相關的基因發生擴張密不可分。
“蛻皮是蛻皮動物的典型特征，對蝦一生經歷約50次蛻皮，遠多于昆蟲。通過比較發現，對蝦擁有一條強化的蛻皮信號調控通路，該通路上大量基因都發生了擴張，還有多個基因受到正選擇作用。”李富花說，這些基因都在講述對蝦一生的“故事”，掌握這些特性，養殖對蝦將更有針對性。
“利用分子標記輔助選育、全基因組關聯育種和分子設計育種等新技術，意味著今后選育新品種的過程將大大縮短。未來，不同品種的對蝦將滿足多元化的市場需求。”“南美白對蝦在內陸也能養殖，只是不能進行淡水繁殖，在口味上，海水蝦比淡水蝦口感更緊實、甘甜，南美白對蝦離水存活時間長、可以長途運輸等特點，都使其得到了消費者的喜愛，未來必將更加豐富百姓的餐桌。”李富花的講述，為我們展示了“藍色糧倉”造福百姓的瑰麗愿景。（信息來源：中國漁業報）
